FR2633467A1 - FREQUENCY MULTIPLIER WITH PROGRAMMABLE MULTIPLICATION RANK - Google Patents
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Abstract
Ce circuit multiplicateur de fréquence à rang de multiplication variable est du type comportant un générateur de peigne 1 recevant en entrée un signal à la fréquence de base fe à multiplier et délivrant en sortie un signal impulsionnel composite A comportant une pluralité de raies harmoniques de la fréquence de base, ce générateur de peigne étant suivi par un filtre passe-bande 2 accordable sélectivement sur l'une N.fe de ces raies harmoniques. Selon l'invention, le générateur de peigne 1 est formé par des moyens logiques présentant deux sorties complémentées Q,Q/, une entrée synchrone H dont l'activation commande le passage de ces sorties d'un état logique à l'autre, et une entrée asynchrone R dont l'activation commande, indépendamment de l'état de l'entrée asychrone, le passage de ces sorties aux états complémentaires de ceux qui sont générés par activation de l'entrée synchrone; le signal à la fréquence de base est préalablement polarisé de manière que son excursion ait lieu autour de la tension de transition commandant le passage d'un état logique à l'autre, ce signal étant appliqué à l'entrée synchrone des moyens logiques; et une première sortie Q de ces moyens est reliée à l'entrée asynchrone R et la seconde sortie Q/ délivre au filtre passe-bande situé en aval ledit signal impulsionnel composite.This frequency multiplier circuit with variable multiplication rank is of the type comprising a comb generator 1 receiving at input a signal at the base frequency fe to be multiplied and delivering at output a composite pulse signal A comprising a plurality of harmonic lines of the frequency base, this comb generator being followed by a bandpass filter 2 selectively tunable on one N.fe of these harmonic lines. According to the invention, the comb generator 1 is formed by logic means having two complemented outputs Q, Q /, a synchronous input H whose activation controls the passage of these outputs from one logic state to another, and an asynchronous input R whose activation controls, independently of the state of the asychronous input, the passage of these outputs to states complementary to those which are generated by activation of the synchronous input; the signal at the base frequency is biased beforehand so that its excursion takes place around the transition voltage controlling the passage from one logic state to another, this signal being applied to the synchronous input of the logic means; and a first output Q of these means is connected to the asynchronous input R and the second output Q / delivers said composite pulse signal to the band-pass filter situated downstream.
Description
Multiplicateur de friéquence à rang de multiplication programmable LaProgrammable Multiplication Frequency Multiplier The
présente invention concerne un circuit multiplicateur de fréquence à The present invention relates to a frequency multiplier circuit for
rang de multiplication variable.rank of variable multiplication.
L'invention s'applique en particulier, mais de façon non limitative, à la génération de signaux par synthèse de fréquence, technique couramment The invention applies in particular, but without limitation, to the generation of signals by frequency synthesis, which is commonly used
utilisée dans les radars et les systèmes de télécommunication. used in radars and telecommunication systems.
En effet, la multiplication de fréquence figure parmi les opérations fondamentales de la synthèse de fréquence, et on peut employer avantageusement à cet effet un multiplicateur de fréquence dont le rang de multiplication est variable soit par une commande mécanique ou analogique, soit par une commande numérique (on parle alors de rang de Indeed, the frequency multiplication is one of the fundamental operations of the frequency synthesis, and it is advantageous to use for this purpose a frequency multiplier whose multiplication rank is variable either by a mechanical or analog control, or by a numerical control (then we speak of rank of
multiplication programmable).programmable multiplication).
On connaît de nombreux circuits de multiplication de fréquence, qui sont fondés sur la production d'énergie distribuée sur des harmoniques Many frequency multiplication circuits are known which are based on the production of energy distributed over harmonics
d'une fréquence de base appliquée en entrée au multiplicateur. a base frequency applied as input to the multiplier.
Lorsque l'on recherche une multiplication à rang élevé (c'est à dire supérieure à cinq) et/ou variable ou programmable, on utilise généralement un circuit du type illustré figure 1, comprenant essentiellement un générateur de peigne 1 associé à un filtre passe-bande When seeking a multiplication at high rank (that is to say greater than five) and / or variable or programmable, generally uses a circuit of the type illustrated in FIG. 1, essentially comprising a comb generator 1 associated with a pass filter. -gang
accordable 2.tunable 2.
Le signal à la fréquence de base fe appliqué en entrée du générateur de peigne est déformé par la caractéristique de transfert non-linéaire de celui-ci en une onde temporelle ayant la forme représentée en A, et dont l'image fréquentielle, représentée en B, est un spectre en peigne comportant un nombre important d'harmoniques de la fréquence de The signal at the base frequency fe applied at the input of the comb generator is deformed by the nonlinear transfer characteristic thereof into a time wave having the shape represented in A, and whose frequency image, represented in B , is a comb spectrum comprising a large number of harmonics of the frequency of
base fe.base fe.
Ce signal A,B est appliqué à un filtre passe-bande accordable 2 qui ne sélectionne que la raie harmonique de rang N (illustrée en B'), c'est à dire correspondant à la fréquence N.fe, et elle seule (si l'on fait abstraction des raies parasites environnantes qui tiennent au fait que la réponse du filtre ne présente jamais des flancs parfaitement abrupts); l'onde temporelle This signal A, B is applied to a tunable bandpass filter 2 which selects only the harmonic line of rank N (illustrated in B '), ie corresponding to the frequency N.fe, and it alone (if the surrounding parasitic lines are ignored because the filter response never shows perfectly abrupt sides); the time wave
correspondante est représentée en A'. corresponding is represented in A '.
Pour le générateur de peigne 1, on a jusqu'à présent utilisé une diode de type " snap-off " (diode à recouvrement abrupt), composant qui est bien connu pour ses applications hyperfréquences, la réaction de commutation très brutale du sens direct en sens inverse permettant la génération d'harmoniques de rang élevé avec un niveau énergétique relativement For the comb generator 1, a "snap-off" diode has been used up to now, a component which is well known for its microwave applications, the very abrupt switching reaction of the direct direction in reverse direction allowing the generation of high order harmonics with a relatively high energy level
constant sur une large plage de fréquences harmoniques. constant over a wide range of harmonic frequencies.
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Néanmoins, ce montage présente certains inconvénients, inhérents aux propriétés des diodes snap-off, notamment le faible rendement, le bruit de Nevertheless, this arrangement has certain drawbacks, inherent to the properties of the snap-off diodes, in particular the low efficiency, the noise of
phase intrinsèque élevé et la sensibilité à la charge et à l'environnement. high intrinsic phase and sensitivity to charge and environment.
Pour limiter ces inconvénients, il est nécessaire de prévoir une puissance d'attaque élevée en entrée du générateur de peigne, ainsi qu'un étage d'isolation entre le générateur de peigne 1 et le filtre passe- bande 2 pour éviter que les caractéristiques d'impédance de celui-ci ne viennent To limit these disadvantages, it is necessary to provide a high attack power input comb generator, and an isolation stage between the comb generator 1 and the bandpass filter 2 to prevent the characteristics of the comb. impedance of it do not come
perturber le fonctionnement du générateur de peigne. disrupt the operation of the comb generator.
L'un des buts de la présente invention est de proposer un circuit qui remédie à ces inconvénients, et permette de constituer un multiplicateur de fréquence simple à concevoir et économique à réaliser, fonctionnant avec un excellent rendement (en faisant ainsi l'économie d'un étage d'attaque en entrée du générateur de peigne), permettant un couplage direct entre le générateur de peigne et le filtre sélectif, et capable de délivrer en sortie un signal de fréquence multipliée étroitement corrélé au signal d'entrée à la fréquence de base, avec notamment un bruit de phase One of the aims of the present invention is to propose a circuit which overcomes these drawbacks, and makes it possible to constitute a frequency multiplier that is simple to design and economical to produce, operating with excellent efficiency (thus saving the power of an input stage of the comb generator input), allowing a direct coupling between the comb generator and the selective filter, and capable of outputting a multiplied frequency signal closely correlated to the input signal at the base frequency , including a phase noise
intrinsèque très faible.intrinsically very weak.
L'invention a également pour objet la réalisation d'un tel circuit 23 fonctionnant dans une très large gamme de fréquences, typiquement entre 100 kHz et 1 GHz, en conservant une amplitude des raies harmoniques pratiquement constante sur toute la plage de fréquences Another object of the invention is the production of such a circuit 23 operating in a very wide frequency range, typically between 100 kHz and 1 GHz, while maintaining a substantially constant amplitude of the harmonic lines over the entire frequency range.
utilisée (" bande agile ").used ("agile band").
Un autre but de la présente invention est de rendre ce mutiplicateur de fréquence programmable, c'est-à-dire de permettre que le rang de multiplication soit choisi par une commande de type logique, par exemple Another object of the present invention is to make this frequency multiplier programmable, that is to say to allow the multiplication rank to be chosen by a logic type command, for example
un mot numérique appliqué au circuit. a digital word applied to the circuit.
A cet effet, l'invention propose un circuit multiplicateur de fréquence du type général indiqué plus haut, c'est-à-dire comportant un générateur de peigne recevant en entrée un signal à la fréquence de base à multiplier et délivrant en sortie un signal impulsionnel composite comportant une pluralité de raies harmoniques de la fréquence de base, ce générateur de peigne étant suivi par un filtre passe-bande accordable sélectivement sur For this purpose, the invention proposes a frequency multiplier circuit of the general type indicated above, that is to say having a comb generator receiving as input a signal at the base frequency to be multiplied and outputting a signal composite pulse having a plurality of harmonic lines of the base frequency, said comb generator being followed by a bandpass filter tunable selectively on
l'une de ces raies harmoniques.one of these harmonic lines.
Selon l'invention: le générateur de peigne est formé par des moyens logiques présentant deux sorties complémentées, une entrée synchrone dont l'activation commande le passage de ces sorties d'un état logique à l'autre, et une entrée asynchrone dont l'activation commande, indépendamment de l'état de l'entrée synchrone, le passage de ces sorties aux états complémentaires de ceux qui sont générés par activation de l'entrée synchrone; le signal à la fréquence de base est préalablement polarisé de manière que son excursion ait lieu autour de la tension de transition commandant le passage d'un état logique à l'autre, ce signal étant appliqué à l'entrée synchrone des moyens logiques; et une première sortie de ces moyens est reliée à l'entrée asynchrone et la seconde sortie délivre au filtre passe-bande situé en aval ledit signal impulsionnel composite. Selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses de l'invention: - l'entrée asynchrone est reliée à ladite première sortie des moyens logiques avec interposition d'un élément à constante de temps, de manière à allonger à l'optimum la durée du signal impulsionnel composite délivrée sur ladite seconde sortie des moyens logiques; - lesdits moyens logiques sont des moyens à bascule, l'entrée synchrone étant constituée par l'entrée d'horloge et l'entrée asynchrone étant constituée par l'entrée de remise à zéro; ces moyens à bascule peuvent notamment comprendre une bascule de type D dont l'entrée D est portée au niveau logique haut; - le filtre passe-bande est un filtre à commande numérique, de manière à rendre programmable le' rang de multiplication du circuit; et -- il est prévu, en sortie du filtre passe- bande, un limiteur d'amplitude permettant de ne conserver essentiellement, du signal en sortie du filtre passe-bande, que la modulation de phase de ce signal, en According to the invention: the comb generator is formed by logic means having two complemented outputs, a synchronous input whose activation controls the passage of these outputs from one logic state to the other, and an asynchronous input of which the control activation, regardless of the state of the synchronous input, the transition of these outputs to states complementary to those generated by activation of the synchronous input; the signal at the base frequency is previously biased so that its excursion takes place around the transition voltage controlling the transition from one logic state to another, this signal being applied to the synchronous input of the logic means; and a first output of these means is connected to the asynchronous input and the second output delivers to the bandpass filter located downstream said composite pulse signal. According to a number of advantageous features of the invention: the asynchronous input is connected to said first output of the logic means with the interposition of a time constant element, so as to lengthen the duration of the pulse signal to the optimum composite delivered on said second output of the logic means; said logic means are flip-flop means, the synchronous input being constituted by the clock input and the asynchronous input being constituted by the resetting input; these rocker means may in particular comprise a D-type flip-flop whose input D is brought to the high logic level; the band-pass filter is a digitally controlled filter, so as to make programmable the multiplication rank of the circuit; and an amplitude limiter is provided at the output of the bandpass filter making it possible essentially to keep the signal at the output of the bandpass filter only the phase modulation of this signal,
réduisant à un minimum sa modulation d'amplitude. reducing to a minimum its amplitude modulation.
D'autres caractéristiques'et avantages de l'invention apparaitront à la Other features and advantages of the invention will appear in the
lecture de la description détaillée ci-dessous de diverses formes de reading the detailed description below of various forms of
réalisation, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1, précitée, montre la structure générale, en elle-même connue, d'un circuit multiplicateur de fréquence fonctionnant à partir d'un générateur de peigne, - la figure 2 est homologue de la figure 1, pour le circuit de la présente invention, - la figure 3 montre les chronagrammes respectifs des signaux en entrée et en sortie du générateur de peigne du circuit de la figure 2, - la figure 4 montre un exemple de filtre passe-bande programmable utilisable dans le circuit de la figure 2, - la figure 5 montre un autre exemple de filtre passe-bande programmable utilisable dans le circuit de la figure 2, 4- la figure 6 est une variante du circuit de la figure 2, comportant un embodiment, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1, above, shows the general structure, in itself known, a frequency multiplier circuit operating from a comb generator, - Figure 2 is 1, for the circuit of the present invention; FIG. 3 shows the respective chronagrams of the input and output signals of the comb generator of the circuit of FIG. 2; FIG. 4 shows an example of a pass filter. FIG. 5 shows another example of a programmable bandpass filter that can be used in the circuit of FIG. 2; FIG. 6 is a variant of the circuit of FIG. 2, with a
certain nombre de modifications avantageuses. number of advantageous modifications.
La figure 2 montre le schéma général de principe du circuit de la présente invention, dans lequel, comme sur la figure 1, un générateur de FIG. 2 shows the general circuit diagram of the circuit of the present invention, in which, as in FIG.
peigne I produit des signaux appliqués à un filtre passe-bande ajustable 2. comb I produces signals applied to an adjustable bandpass filter 2.
De façon caractéristique de la présente invention, le générateur de In a characteristic manner of the present invention, the generator of
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peigne 1, au lieu d'être constitué d'un composant analogique présentant une caractéristique de transfert non linéaire (typiquement, une diode snap-off) comme dans l'art antérieur, est constitué d'un circuit logique à bascule dont le basculement brutal, provoqué, permet de générer des harmoniques de rang élevé. On peut notamment utiliser à cet effet, comme illustré sur le figure 2, une bascule de type D dont l'entrée d'horloge H (entrée commandant le basculement) reçoit le signal à la fréquence de base fe via un condensateur de découplage 3. Ce signal est polarisé, par l'intermédiaire d'un pont diviseur à résistances 4 et 5, à une tension voisine de la tension de transition de la bascule, de manière que l'excursion de ce signal se fasse autour de cette tension de transition. La forme d'onde du signal à la fréquence de base fe n'est pas critique (sauf en ce qui concerne le bruit de phase, qui s'avère meilleur pour un signal carré), ce signal pouvant être aussi bien sinusoïdal, comme représenté sur le chronogramme du haut comb 1, instead of consisting of an analog component having a non-linear transfer characteristic (typically a snap-off diode) as in the prior art, consists of a logic latch circuit whose sudden changeover , caused, allows to generate harmonics of high rank. For this purpose, it is possible to use for this purpose, as illustrated in FIG. 2, a D-type flip-flop whose clock input H (input controlling the tilting) receives the signal at the base frequency fe via a decoupling capacitor 3. This signal is biased, via a resistor divider bridge 4 and 5, to a voltage close to the transition voltage of the flip-flop, so that the excursion of this signal is around this transition voltage. . The waveform of the signal at the base frequency fe is not critical (except for the phase noise, which is better for a square signal), this signal being sinusoidal as well, as shown on the top timeline
de la figure 3, que carré, triangulaire,... of Figure 3, that square, triangular, ...
L'entrée D de la bascule est portée au niveau haut, de manière que le basculement ne soit contrôlé que par un seul ordre logique, à savoir le signal appliqué à l'entrée d'horloge H. La sortie complémentée Q/ constitue la sortie du générateur de peigne, tandis que la sortie non complémentée Q est bouclée sur l'entrée R de The D input of the flip-flop is raised to the high level, so that the flip-flop is controlled by only one logical command, namely the signal applied to the clock input H. The complemented output Q / constitutes the output of the comb generator, while the uncomplemented output Q is looped on the input R of
remise à zéro par une liaison directe 6. resetting by a direct link 6.
On va maintenant décrire le fonctionnement de ce générateur de peigne, à savoir la manière dont, en recevant à son entrée le signal fe, la bascule va générer sur la sortie Q/ l'impulsion fine, représentée sur le We will now describe the operation of this comb generator, namely how, receiving at its input the signal fe, the flip-flop will generate on the output Q / fine pulse, represented on the
chronogramme du bas de la figure 3.chronogram at the bottom of Figure 3.
La transition active du signal sur l entrée d'horloge à la fréquence fe fait basculer - de façon synchrone - la sortie Q au même état logique que celui présent sur l'entrée D, c'est-à-dire à l'état logique haut puisque cette entrée est reliée en permanence à la tension continue d'alimentation, au bout d'un temps ti correspondant au temps de retard intrinsèque de la bascule. Le niveau haut ainsi obtenu sur la sortie Q va activer - de façon asynchrone - l'entrée de remise à zéro R, forçant ainsi la sortie Q à l'état complémentaire de celui de l'entrée D, donc à l'état bas, au bout d'un The active transition of the signal on the clock input to the frequency fe switches - synchronously - the output Q to the same logic state as that present on the input D, that is to say in the logical state high since this input is permanently connected to the DC supply voltage, after a time ti corresponding to the intrinsic delay time of the flip-flop. The high level thus obtained on the output Q will activate - asynchronously - the reset input R, thus forcing the output Q to the state complementary to that of the input D, thus in the low state, after one
temps t2 lié au temps de réponse des circuits utilisés pour la bascule. time t2 related to the response time of the circuits used for the flip-flop.
Le signal Q/, complémentaire du signal Q, présentera donc l'aspect indiqué sur le chronogramme du bas de la figure 3, une impulsion donc The signal Q /, complementary to the signal Q, will therefore have the appearance indicated on the bottom timing diagram of FIG.
étant générée pendant la durée t2 précitée. being generated during the aforementioned period t2.
Cette impulsion est générée à la même fréquence fe que le signal de base appliqué à l'entrée H mais présente, du fait de son aspect impulsionnel, un spectre harmonique très riche, avec une amplitude des raies successives dont l'enveloppe est sensiblement en sin x/x, c'est-à-dire comparable à ce qui serait obtenu avec un générateur de peigne du type à This pulse is generated at the same frequency fe as the base signal applied to the input H but has, because of its pulse aspect, a very rich harmonic spectrum, with an amplitude of the successive lines whose envelope is substantially sinus. x / x, that is to say comparable to what would be obtained with a comb type generator to
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diode snap-off, si bien qu'il est possible d'obtenir un niveau énergétique diode snap-off, so that it is possible to obtain an energy level
relativement constant sur une large plage de raies harmoniques. relatively constant over a wide range of harmonic lines.
Cependant, à la différence du montage à diode snap-off, on constate que le bruit de phase du spectre résultant est très faible et qu'en outre le rendement énergétique du générateur de peigne à bascule est très élevé, de sorte qu'il n'est pas besoin de prévoir, comme dans l'art antérieur, de circuit d'attaque en amont du générateur de peigne, circuit qui constituait However, unlike the snap-off diode arrangement, it is found that the phase noise of the resulting spectrum is very low and furthermore the energy efficiency of the flip comb generator is very high, so that It is not necessary to provide, as in the prior art, driving circuit upstream of the comb generator, which circuit constituted
lui-même une source supplémentaire de bruits de phase parasites. itself an additional source of parasitic phase noise.
En outre, du fait que le générateur de peigne est un circuit logique, le signal à la sortie Q/ est totalement indépendant de la charge présente à cette borne du circuit logique, de sorte que l'on pourra relier directement la sortie Q/ de la bascule à l'entrée E du filtre, sans l'étage d'isolation qui était nécessaire dans l'art antérieur, étage qui, outre son coût et la complexité de conception qu'il implique, constituait une source supplémentaire de dégradation de la qualité du signal délivré par le Furthermore, since the comb generator is a logic circuit, the signal at the output Q / is totally independent of the load present at this terminal of the logic circuit, so that the output Q / of the output can be connected directly. the flip-flop at the inlet E of the filter, without the isolation stage which was necessary in the prior art, a stage which, besides its cost and the complexity of design that it implies, constituted an additional source of degradation of the quality of the signal delivered by the
générateur de peigne.comb generator.
La durée t2 pendant laquelle est produite l'impulsion est liée à la rapidité du circuit logique et dépend donc de la technologie utilisée. En pratique, le peigne de raies harmoniques associé à ces impulsions est exploitable pratiquement jusqu'à une fréquence maximale fmax = 0,5/t2 The duration t2 during which the pulse is produced is related to the speed of the logic circuit and therefore depends on the technology used. In practice, the comb of harmonic lines associated with these pulses is exploitable practically up to a maximum frequency f max = 0.5 / t 2
pour une bande à -3 dB.for a band at -3 dB.
Ainsi, avec les techniques couramment utilisées, on peut obtenir des raies harmoniques jusqu'à des fréquences de 100 à 200 MHz avec des logiques rapides ITL et CMOS rapides (t2 de l'ordre de 2,5 à 5 ns), 160 à 330 MHz en logique ECL (t2 de l'ordre de 1,5 ns), et jusqu'à 1 GHz avec des Thus, with the commonly used techniques, it is possible to obtain harmonic lines up to frequencies of 100 to 200 MHz with rapid fast ITL and CMOS logic (t2 of the order of 2.5 to 5 ns), 160 to 330 MHz in ECL logic (t2 of the order of 1.5 ns), and up to 1 GHz with
circuits logiques AsGa (t2 de l'ordre de 500 ps). AsGa logic circuits (t2 of the order of 500 ps).
En ce qui concerne la limite inférieure, le temps de montée du signal appliqué à l'entrée H ne peut être inférieur à une valeur limite imposée par la technologie employée; si l'on souhaite descendre en deçà de ce seuil il suffit, au lieu d'appliquer directement le signal à la fréquence fe à l'entrée de la bascule, de placer en amont de celle-ci un circuit de mise en forme du type déclencheur de Schmitt, de sorte que la fréquence de base fe With regard to the lower limit, the rise time of the signal applied to the input H can not be less than a limit value imposed by the technology used; if it is desired to go below this threshold it is sufficient, instead of directly applying the signal to the frequency fe at the input of the flip-flop, to place upstream thereof a forming circuit of the type Schmitt trigger, so that the base frequency fe
en entrée n'aura aucune limite inférieure. in input will have no lower limit.
On peut utiliser pour le circuit logique d'autres configurations qu'une bascule D, la plupart des circuits logiques de type séquentiel étant utilisables pour réaliser la fonction que l'on vient de décrire, notamment les bascules flip-flop, les registres à décalage, les compteurs, etc. De façon générale, le circuit logique doit présenter: - deux sorties complémentées Q et Q/, -une entrée synchrone (l'entrée d'horloge H dans l'exemple de réalisation de la figure 2), dont l'activation commande le passage de ces sorties d'un état logique à l'autre (par transmission de l'état fixé It is possible to use for the logic circuit other configurations than a D flip-flop, most of the sequential type logic circuits being usable for carrying out the function just described, in particular the flip-flops, the shift registers. , counters, etc. In general, the logic circuit must have: - two complementary outputs Q and Q /, - a synchronous input (the clock input H in the embodiment of Figure 2), whose activation controls the passage of these outputs from one logical state to another (by transmission of the fixed state
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sur l'entrée D à la sortie Q et de ce même état inversé à la sortie Q/, dans l'exemple de réalisation de la figure 2), et une entrée asynchrone ((l'entrée de remise à zéro R dans l'exemple de réalisation de la figure 2), dont l'activation commande, indépendamment de l'état de l'entrée asychrone, le passage des sorties Q et Q/ aux états complémentaires de ceux qui sont générés par activation de l'entrée synchrone (par forçage à zéro, dans on the input D at the output Q and this inverted state at the output Q /, in the embodiment of FIG. 2), and an asynchronous input (the reset input R in the embodiment of FIG. 2), whose activation controls, independently of the state of the asynchronous input, the passage of the outputs Q and Q / to the states complementary to those which are generated by activation of the synchronous input ( by forcing to zero, in
l'exemple de réalisation de la figure 2). the embodiment of Figure 2).
Plus précisément, l'entrée asynchrone peut permettre soit le forçage à zéro, soit le forçage à un de l'état logique de la sortie Q, et l'activation de cette entrée peut être réalisée soit par un état "O" (exemple d'une logique TITL ou CMOS) soit par un état "1" (exemple d'une logique ECL): on peut déduire ainsi quatre schémas de base possibles, tous fonctionnellement More precisely, the asynchronous input can allow either the zero forcing or the one forcing of the logic state of the output Q, and the activation of this input can be carried out either by an "O" state (for example a logic TITL or CMOS) or by a state "1" (example of a logic ECL): one can deduce thus four possible basic schemas, all functionally
équivalents.equivalents.
En ce qui concerne le filtre passe-bande 2, on peut utiliser de nombreux montages classiques, le type de filtre utilisé n'étant pas critique pour le fonctionnement du générateur de peigne puisque celui-ci, de type logique, fonctionnera de manière invariable quelle que soit la charge couplée à sa sortie. With regard to the bandpass filter 2, many conventional arrangements can be used, the type of filter used not being critical for the operation of the comb generator since the latter, of logic type, will work invariable whatever the load coupled to its output.
Avantageusement, on utilise un filtre de type programmable, c'est-à- Advantageously, a programmable type filter is used, that is,
dire dont la fréquence centrale (et donc le rang de multiplication choisi) est déterminé par application d'une commande numérique sur un bus de say whose center frequency (and thus the multiplication rank chosen) is determined by applying a numerical control on a bus of
commande 7.order 7.
La figure 4 décrit un tel type de filtre: celui-ci, qui est un filtre monopolaire symétrique, comporte essentiellement deux'circuits de type LC série en opposition constitués chacun par un varactor 9 en série avec une inductance 10, la fréquence d'accord du filtre étant modifiée en faisant varier la polarisation appliquée à la cathode du varactor. Cette polarisation variable peut notamment être réalisée au moyen d'un multiplexeur analogique 8 sélectionnant, en fonction du signal de commande 7 qui lui est appliqué, une tension VPi parmi une pluralité de tension VP1,VP2... VPn, chacune de ces tensions correspondant à une valeur du varactor 9 assurant un accord du circuit résonnant LC 9,10 sur une fréquence centrée sur l'une des raies du peigne de fréquences appliqué à l'entrée E. Ce filtre comporte également des condensateurs de liaison 11 en entrée et en sortie, ainsi que des impédances 12 formées d'inductances d'arrêt et/ou de résistances de forte valeur permettant d'isoler les signaux haute fréquence des tensions continues appliquées aux cathodes et aux anodes FIG. 4 describes such a type of filter: the latter, which is a symmetrical monopolar filter, essentially comprises two series-series LC circuits in opposition, each constituted by a varactor 9 in series with an inductor 10, the tuning frequency of the filter being modified by varying the bias applied to the cathode of the varactor. This variable bias can in particular be achieved by means of an analog multiplexer 8 selecting, as a function of the control signal 7 which is applied thereto, a voltage VPi from a plurality of voltage VP1, VP2 ... VPn, each of these corresponding voltages. to a value of the varactor 9 ensuring a tuning of the resonant circuit LC 9,10 on a frequency centered on one of the lines of the frequency comb applied to the input E. This filter also comprises connecting capacitors 11 at the input and in output, as well as impedances 12 formed of stop chokes and / or resistors of high value for isolating the high frequency signals of the DC voltages applied to the cathodes and anodes
des varactors.Varactors.
Un tel filtre à varactors présente à la fois une sélectivité de filtrage élevée (pour permettre d'isoler la raie harmonique utile du spectre, et elle Such a varactor filter has both a high filtering selectivity (to isolate the useful harmonic line of the spectrum, and it
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seule) et la couverture d'une large bande de fréquences, c'est-à-dire la possibilité d'être accordé sur un nombre élevé de rangs de multiplication, only) and the coverage of a wide band of frequencies, ie the possibility of being tuned to a large number of multiplication ranks,
typiquement jusqu'à la vingtième harmonique. typically up to the twentieth harmonic.
La figure 5 représente une variante perfectionnée du filtre de la figure 4, o l'on a modifié le filtre de la figure 4 par adjonction de transformateurs adaptateurs d'impédance 13,14,15 de manière à obtenir une structure de filtre à deux pôles de type pseudo-symétrique, c'est-à-dire que les impédances présentes sur les bornes E et S peuvent, si besoin est, être FIG. 5 represents an improved variant of the filter of FIG. 4, where the filter of FIG. 4 has been modified by adding impedance adapter transformers 13, 14, 15 so as to obtain a two-pole filter structure. of pseudo-symmetrical type, that is to say that the impedances present on the terminals E and S can, if necessary, be
choisies différentes (grâce à l'adjonction des transformateurs 13,14,15). chosen different (thanks to the addition of transformers 13,14,15).
Des filtres tels que ceux des figures 4 et 5 permettent, avec toute la sélectivité voulue, d'obtenir un fonctionnement satisfaisant sur une bande agile d'une octave environ; pour des bandes agiles plus larges, il suffit de prévoir une pluralité de filtres de sous-bandes contiguës, mis en oeuvre Filters such as those of FIGS. 4 and 5 make it possible, with all the desired selectivity, to obtain satisfactory operation on an agile band of about one octave; for wider agile bands, it is sufficient to provide a plurality of contiguous subband filters, implemented
sélectivement par un multiplexage approprié. selectively by appropriate multiplexing.
En ce qui concerne les performances de ce circuit, on a pu mesurer un bruit de phase intrinsèque amélioré d'au moins 10 dB par rapport au multiplicateur de l'art antérieur à diode snap-off, grâce à l'utiisation de circuits en technologie CMOS, qui sont actuellement les plus performants As regards the performances of this circuit, it has been possible to measure an improved intrinsic phase noise of at least 10 dB with respect to the multiplier of the prior art with a snap-off diode, thanks to the use of circuits in technology. CMOS, which are currently the best performers
dans ce domaine.in this domain.
On a illustré sur la figure 6 une variante du schéma de la figure 2, dans 2 laquelle deux améliorations (indépendantes l'une de l'autre) ont été apportées. En premier lieu, en ce qui concerne le générateur de peigne, la sortie Q n'est plus reliée directement à l'entrée de remise à zéro R, mais par l'intermédiaire d'un réseau à constante de temps 15, par exemple un réseau passe-bas RC, la résistance étant montée entre les bornes Q et R de FIG. 6 illustrates a variant of the diagram of FIG. 2, in which two improvements (independent of each other) have been made. In the first place, with regard to the comb generator, the output Q is no longer connected directly to the reset input R, but via a time constant network 15, for example a low-pass network RC, the resistor being mounted between terminals Q and R of
la bascule, et le condensateur étant monté entre la borne R et la masse. the flip-flop, and the capacitor being mounted between the terminal R and the ground.
L'incorporation de ce réseau 15 permet d'augmenter la durée de l'impulsion (durée t2 du chronogramme de la figure 3), ce qui permet d'optimiser le rendement énergétique en fonction de la plage de The incorporation of this network 15 makes it possible to increase the duration of the pulse (duration t2 of the timing diagram of FIG. 3), which makes it possible to optimize the energy efficiency as a function of the range of
fréquences de sortie à couvrir.output frequencies to be covered.
En second lieu, on peut prévoir en sortie du filtre 2 un limiteur d'amplitude 16 qui permettra de diminuer le niveau relatif des raies parasites par rapport à la raie utile, sans pour autant modifier la In the second place, an amplitude limiter 16 can be provided at the output of the filter 2 which will make it possible to reduce the relative level of the parasitic lines with respect to the useful line, without however modifying the
structure du filtre.filter structure.
Ce limiteur 16 peut notamment être un limiteur d'amplitude réalisant un écrêtage symétrique du signal modulé en amplitude et en phase délivré en sortie du filtre 2, signal qui ne présente quant à lui aucun transfert de modulation d'amplitude ni de phase. De la sorte, seule subsiste en sortie du limiteur l'énergie de modulation de phase, ce qui This limiter 16 may in particular be an amplitude limiter providing a symmetrical clipping of the amplitude and phase modulated signal outputted from the filter 2, which signal has no amplitude or phase modulation transfer. In this way, only the output of the limiter remains the phase modulation energy, which
8 26334678 2633467
permettra de diminuer les raies parasites sur le signal obtenu en sortie will reduce parasitic lines on the output signal
du circuit.of the circuit.
Ce circuit limiteur peut notamment être constitué d'un étage différentiel à transistors de type classique, qui convient parfaitement à la mise en oeuvre de la présente invention. Cet étage est précédé si This limiter circuit may in particular be constituted by a transistor-type differential stage of conventional type, which is perfectly suitable for the implementation of the present invention. This floor is preceded if
nécessaire d'un amplificateur linéaire. necessary of a linear amplifier.
Typiquement, on peut obtenir, pour un niveau maximum de modulation parasite de -6 dBc en sortie du filtre 2, un niveau maximum de Typically, for a maximum level of spurious modulation of -6 dBc at the output of filter 2, a maximum level of
modulation parasite de -30 dBc en sortie du limiteur 16. parasitic modulation of -30 dBc at the output of the limiter 16.
9 263346?9 263346?
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ST | Notification of lapse |